平面应变状态混凝土等效单轴应变本构模型研究

推导了平面应变状态下的等效单轴应力－应变关系，以应力－应变曲线试验值与计算值的误差达到最小为目标，反演出双向受压时相应于强度值的等效单轴应变值，并回归得到其计算公式；同时对一拉一压，双向受拉及一向开裂，双向开裂等受力状况提出了εic的计算方法；经对现有强度理论的分析比较，选择了适合平面应变状态的强度准则，从而得到了平面应变状态混凝土等效单轴应变本构模型。     

地下工程围岩的平面应变实验技术

软岩和深埋地下工程的围岩一般要进入峰后阶段，大量裂缝的衍生、扩展、错动和张开是围岩变形、承栽力下降的主要原因，单轴实验已不能反映峰后围岩的变形本质。平面应变压缩实验与围岩的应变状态相似，但其要求实验台具有极大的侧向刚度，一般均不能满足。本项目利用高强混凝土和槽钢浇铸平面应变实验台，已开展了大量的平面应变实验，获得了成功。此外，峰后的体积应变和侧向应变也一直是难以获得的实验数据，项目通过相应的实验设计也成功获得。     

热模拟平面应变条件下的热轧织构研究

以微合金钢为材料,采用光学显微镜和EBSD,研究热模拟平面应变实验条件下再结晶奥氏体和变形奥氏体的织构演变.研究发现,在热模拟平面应变实验的压缩过程中,试样的两个自由端限制了变形区金属的宽向流动,达到了很好的平面应变状态.对于再结晶奥氏体相变工艺,由于相变前奥氏体发生再结晶,无畸变保留,奥氏体分解为仿晶界铁素体、贝氏体和少量的珠光体,织构为{100}011α;对于变形奥氏体相变工艺,未再结晶区的变形促进了铁素体相变,使奥氏体分解为铁素体和珠光体组织,织构为{332}113α和{113}110α.此两种工艺条件下的织构,皆为平面应变条件下的奥氏体相变织构,即热模拟平面应变实验可以达到很好的平面应变状态,可用于研究热轧过程的织构演变.     

Ⅱ型动态扩展裂纹尖端的应变损伤场

采用塑性动力学方程,对Ⅱ型裂纹尖端的动态损伤场进行了渐近分析,给出了平面应变情况下的本构方程。位移、应力、应变被用对数系列展开,因此揭示了场的渐近特性。结果表明:在裂纹尖端附近,应力和应变分别具有如下的对数奇异性:     

基于平面应变模型的固化变形计算

基于三维模型的固化变形分析建模复杂且计算效率偏低。本文根据典型航空结构的固化受力特征,结合正交各向异性材料的平面应变理论,提出了一种用于固化变形计算的平面应变模型。通过与文献结果地比较,表明本文所提出的模型合理,基于平面应变模型的固化变形计算方法有效。     

平面应变混凝土强度变形试验与等效单轴应变本构模型

利用自行研制的三向强度变形试验装置,进行了应力比α=σ1/σ3=0:-1,0.05:-1,0.1:-1,0.2:-1和0.3:-1的拉-压平面应变状态强度与变形试验.试验结果表明:在拉压平面应变状态时,混凝土破坏形态主要分为受拉和受压2种,应力比α=σ1/σ3≤-0.1时为受拉破坏,应力比α>-0.1时为受压破坏;在混凝土开裂或屈服前,应力应变关系呈线性.同时,根据试验结果给出了拉-压平面应变状态的强度计算公式,完善了平面应变状态等效单轴应变本构模型.     

基于积分法的轴对称拉深成形凸缘区应力、应变数值解

在平面应力、平面应变和等效应变与位置半径反比假设条件下,对轴对称拉深成形凸缘区的应力、应变的解析解进行比较.在平面应力假设条件下,给出了基于直接积分法的凸缘区应力、应变计算流程,简化了参数方程的求解过程,得到了考虑厚度变化的应力应变数值解.理论分析和有限元模拟结果表明,3 种假设条件下的径向应力数值解与有限元模拟结果都相差较小,平面应力假设条件下的应力、应变数值解与有限元仿真结果更接近.采用0.87mm 厚的ST16钢板进行了圆筒形件拉深成形实验,测量了凸缘区的应变,分析表明,平面应力假设条件下得到的应变数值解与实验结果更相符, 有限元仿真结果与实验结果接近且趋势-致.     

拉压平面应变状态下混凝土的强度准则

对砼坝中经常遇到的、而国内外研究较少的在平面应变状态下砼的变形和强度进行了试验研究．试验内容不仅包括压压状态，而且包括了试验难度大、但对设计起控制作用的拉压状态．给出了应力－应变关系曲线，并比较了平面应变状态砼在两侧向拉压与压压受力情况的变形和强度的差异．在分析试验资料的基础上，建立了以应力和应变表述的砼在平面应变状态下的强度准则     

竖向排水体地基下的轴对称及平面应变模型分析

基于在实际工程中对竖向排水的三维建模比较困难,常常使用二维的平面等效应变模型进行分析.本文中根据不同的条件,分析了不同的二维平面应变模型.通过数值分析,对参数（n=re/rw,s=re/rs,η=kh/ks）进行了研究,以确定影响因素.结果显示,Hird的模型体现了良好的整体适用性.对于密实沙桩需要用不同的方法来进行有限元分析,需要考虑砂井中排水因素的刚度,同时还要考虑等效排水宽度.结果表明,在交叉区域,等效平面应变模型可以比三维分析模拟现场沉降更好.     

一种非接触式平面应变测量传感器的设计

设计了一款应变测量传感器,该应变测量传感器由安装在同一印制板上的三个专用芯片组成,每一个专用芯片上的CMOS感光器用于测量所在位置上的平面位移量.通过对传感器的建模分析,确定了传感器的结构设计,并针对设计传感器的误差来源,研究了传感器与被洲表面的粘贴方式和误差修正方法.实验表明,设计的传感器能够实现毫米级形变范围内的应变测量要求,同时设计的传感器可以作为一个传感器节点,应用于无线传感的应变监测网络中.     

平面应变条件下结构性与强度关系

针对工程中存在的大量平面应变问题,通过平面应变试验,分析了结构性随围压、含水率、广义剪应变的变化规律,探讨了结构性对强度的影响.研究表明:黏聚力与结构性参数成双曲线规律,摩擦角基本不受影响.研究得到了结构性参数与广义剪应变、含水率、围压和黏聚力之间的表达式,为后续的工程应用提供指导.     

一种岩石平面应变装置的研制和应用

研制了一种刚性岩石平面应变实验装置,其自行设计制作的侧向加力器不仅能施加需要的围压,而且能在实验过程中动态监控围压的变化．测试表明,对杨氏模量在17.4GPa以下的岩石,该装置能较好地模拟平面应变的条件,具有较好的实用性．     

拉压异性非线性材料平面杆系应力应变分析

有许多材料在受拉和受压时所表现出的应力应变关系是不同的,通常还是非线性的。以两个指数函数近似表示拉压异性非线弹性材料的应力-应变关系,用位移法推导出了铰接于定轴转动刚体上的平面杆系结构应力和应变计算的普遍表达式,给出了计算刚体角位移的非线性方程,编制了数值计算程序,使这一问题得到了圆满的解决。     

应变栅结构参数对合金薄膜传感器应变传递的影响

应变栅作为薄膜传感器的关键组成部分,其结构参数直接影响着合金薄膜传感器中应变传递效果。基于剪滞理论研究了应变栅的结构参数对应变传递误差的影响,并推导了合金薄膜应变片的应变传递函数;采用有限元软件模拟仿真了薄膜电阻应变片应变栅栅厚在0.001～0.02 mm、栅长在20～50 mm以及栅宽在0.1～0.4 mm范围内对应变传递的影响,并对上述分析的结果进行了实验验证。结果表明：在选定的范围内,应变栅厚度越小、纵栅长度越长、纵栅宽度越窄,应变传递误差越小;各结构参数对应变传递的影响程度为：栅宽>栅长>栅厚;当栅厚为0.001 mm、栅长为3 mm、栅宽为0.1 mm时,应变传递误差最小为3.4%。     

小缺口疲劳启裂门槛值的平面应力与平面应变效应

文章报告了两组 Q2 3 5钢小缺口试件在平面应力与平面应变条件下的疲劳启裂门槛值的测定结果。实验表明 :不论平面应力还是平面应变状况 ,当ρ→ 0时 ,Δσ∞th均有截止性。但对平面应力状况 ,Δσ∞th截止后持平 ,而对平面应变状况 ,Δσ∞th截止后反有小幅上升。该文从缺口顶端应力场和循环塑性区的展开出发对试件结果作了分析和讨论。     

薄板厚度对热屈曲临界温度应变值影响的数值分析

利用五节点差分法,在热屈曲应力分析的基础上,对处于温度场中的矩形薄板进行热屈曲分析,深入研究了矩形薄板厚度和屈曲临界温度应变值之间的关系,从而得出矩形薄板发生热屈曲时临界温度应变值与厚长比的平方成正比的结论.     

Avitzur上限模式在楔形模平面应变正挤压中的运用

假定楔形模正挤压的速度场为动可容连续速度场,运用虚功原理和变分原理,将上限模式用于楔形模平面应变正挤压中,分别计算出塑变功率、剪切功率、摩擦功率和平均单位应力,最后推导出模具最佳半楔角公式．     

基于预应变的光纤光栅传感头应变传感特性的研究

报道了采用预应变方法制作的一种结构简便而新颖的光纤光栅传感探头的应变响应特性 .该方法能使一根光纤光栅产生两个以上的反射峰 ,因此能解决温度和应变测量时存在的交叉敏感问题 .在测量范围内 ,应变和温度响应曲线具有良好的线性 .光纤光栅的预应变部分和裸光纤部分的应变响应灵敏度分别为 0和 7×10 -4 nm/ με;温度响应灵敏度分别为 5 .32× 10 -2 nm/℃和 1.0 7× 10 -2 nm/℃ .     

平面应变过程中摩擦对金属流变规律的影响

研究了平面应变压缩过程中摩擦对金属流变规律以及力能参数的影响. 通过有限元软件MSC/Superform,采用二维以及三维热力耦合有限元理论对不同摩擦条件下的力能参数、宽展情况以及变形金属的流动情况进行了分析;在自主研制的大试样平面应变热模拟试验机上,利用室温下工业纯铝探讨了上下接触面摩擦不一致时金属流动的规律. 结果显示:随着摩擦的增大,变形负载将增大,宽展减小;当上下接触面间摩擦条件不同时,变形后的试样将出现"U"字型,而且随着上下接触面之间摩擦差值的增大,其变形不均将更加严重.     

弹性体应变能密度函数的新概念

本文主要解决的问题有两点：１，在应力空间和应变空间中表示应变能密度函数的方法；２，利用正交变换，将应变能函数用模态应力和模态应变表示的方法，本文的结果，可以更深刻地揭示应变能密度函数的本质，为进一步研究材料的性能提供了一种新的概念和方法。